一种生物催化合成含单甲基半环的烷基吡嗪方法技术

本发明专利技术公开了一种生物催化合成含单甲基半环的烷基吡嗪方法，属于生物合成技术领域。本发明专利技术采用全细胞催化、同位素示踪、纯酶催化、基因敲除与回补等方法确定了苏氨酸脱氢酶对生物合成单甲基半环烷基吡嗪(包括2,5‑DMP、TMP)具有重要功能。本发明专利技术还发现，苏氨酸脱氢酶TDH催化苏氨酸生成氨基丙酮的步骤不仅适用于2,5‑DMP，还适用于其他含单甲基半环的烷基吡嗪，并已证明苏氨酸脱氢酶TDH参与到含单甲基半环的2,3,5‑三甲基生物合成过程中。

A Biocatalytic Method for the Synthesis of Alkylpyrazines Containing Monomethyl Halocycles

【技术实现步骤摘要】
一种生物催化合成含单甲基半环的烷基吡嗪方法
本专利技术涉及一种生物催化合成含单甲基半环的烷基吡嗪方法，具体涉及利用苏氨酸脱氢酶(TDH)生物催化合成含单甲基半环的烷基吡嗪方法，属于生物合成

技术介绍
烷基吡嗪是一类支链带有烷基基团的含氮杂环化合物，作为重要的风味物质，主要贡献食品中的坚果味，烤肉味和烤面包味。烷基吡嗪具有极低的阈值，发酵的大豆中四甲基吡嗪(2,3,5,6-Tetramethylpyrazine,TTMP)的阈值为10ppm，2,5-二甲基吡嗪(2,5-Dimethylpyrazine,2,5-DMP)在食品中只添加1-2ppm，就可以起到明显的增香作用。由于阈值低，烷基吡嗪可以显示出强烈的气味特性，是我国GB2760-86规定允许使用的香精物质，在食品工业中主要用作调味的食品添加剂和一些香料中间体。烷基吡嗪除了具有独特的风味价值之外，在医药方面也具有重要价值，可用作药物或医药中间体。TTMP被发现可以作为药物治疗一些疾病，例如中风、心肌细胞损伤、膝骨关节炎等。另外，TTMP还可以作为其他生物药物的前体来源，例如，4-(2,3,5,6-TTMP-1)-4'-去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物催化合成含单甲基半环烷基吡嗪的方法，其特征在于，所述方法是以苏氨酸脱氢酶催化合成烷基吡嗪。

【技术特征摘要】
1.一种生物催化合成含单甲基半环烷基吡嗪的方法，其特征在于，所述方法是以苏氨酸脱氢酶催化合成烷基吡嗪。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含单甲基半环烷基吡嗪为2,5-DMP或者三甲基吡嗪(TMP)，还可以是2-甲基吡嗪、2,5-DMP、2,6-DMP、2-乙基-5-甲基吡嗪、2-乙基-6-甲基吡嗪、2,5-二甲基-3-乙基吡嗪、3,5-二甲基-2-乙基吡嗪、2,5-二甲基-3-异丁基吡嗪、2-丁基-3,5-DMP和2,5-二甲基-3-戊基吡嗪。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化合成，是以含有L-苏氨酸的原料作为底物合成。可选地，所述催化合成是以L-苏氨酸为唯一底物进行催化合成。可选地，所述催化合成是以L-苏氨酸和D-葡萄糖为底物生成TMP。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述苏氨酸脱氢酶的为具有催化活性的苏氨酸脱氢酶。可选地，所述苏氨酸脱氢酶为B.subtilis、B.licheniformis、B.amyloliquefaciens、P.putida、E.coli、A.candidus或者A.uvarum来源的苏氨酸脱氢酶。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述苏氨酸脱氢酶催化合成可以是直接酶催化(粗酶催化、纯酶催化、固定化酶催化)，或者是以能够合成苏氨酸脱氢酶的微生物进行全细胞转化。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能够合成苏氨酸脱氢酶的微生物，可以是野生型菌株，也可以是重组菌株。可选地，所述能够合成苏氨酸脱氢酶的微生物，可以是芽孢杆菌(比如地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等)，也可以是酵母菌(比如毕赤酵母、酿酒酵母等)，还可以是大肠杆菌。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化合成，是使用酶催化进行合成。可选地，所述酶催化体系为：在缓冲液体系中，添加苏氨酸脱氢酶、NAD+、L-苏氨酸。可选地，总反应体系为200μL，其中50mmol·L-1Tris-HCl缓冲液(pH10.0)，100μL；20mmol·L-1NAD+溶液，20μL；100mmol·L-1L-苏氨酸溶液，20μL，37℃恒温10min，加入适量酶液(2.65mg·mL-1,60μL)。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化合成是采用全细胞催化。可选地，是将表达苏氨酸脱氢酶的微生物菌体重悬在含有L-苏氨酸的缓冲液中(可选地，缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐岩，张丽杰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32